KR20080048759A - Lightguide unit, backlight unit and display apparatus employing the lightguide unit - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도광 유닛 및 이를 채용한 백라이트 유닛의 개략적인 구성을 나타내는 분리 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a light guide unit and a backlight unit employing the light guide unit according to the first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 측면도이다.FIG. 2 is a side view of the backlight unit shown in FIG. 1.
도 3은 도 1의 도광 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing an operation of the light guiding unit of FIG. 1.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도광 유닛 및 이를 채용한 백라이트 유닛의 개략적인 구성을 나타내는 측면도이다.4 is a side view showing a schematic configuration of a light guide unit and a backlight unit employing the light guide unit according to the second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 도광 유닛 및 이를 채용한 백라이트 유닛의 개략적인 구성을 나타내는 분리 사시도이다.5 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a light guide unit and a backlight unit employing the light guide unit according to the third embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에 도시된 백라이트 유닛의 측면도이다.FIG. 6 is a side view of the backlight unit shown in FIG. 5.
도 7은 도 5에 도시된 도광 유닛이 복수개 배열된 경우를 보여준다.FIG. 7 illustrates a case where a plurality of light guide units illustrated in FIG. 5 are arranged.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 도광 유닛 및 이를 채용한 백라이트 유닛의 개략적인 구성을 나타내는 측면도이다.8 is a side view illustrating a schematic configuration of a light guide unit and a backlight unit employing the light guide unit according to the fourth embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이 장치의 측면도이다.9 is a side view of a display device according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1,2...광원 8,9...반사 부재1,2
10,20,30,40...도광 유닛 11,22,31...도광 몸체10, 20, 30, 40 ...
13,15,23,25,33...콜리메이팅 부재13,15,23,25,33 ... collimating member
80...액정 패널 90...확산판80 ...
본 발명은 도광 유닛, 이를 채용한 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 콜리메이팅된 광을 조명할 수 있도록 구조가 개선된 도광 유닛과 이를 채용한 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light guiding unit, a backlight unit and a display device employing the same, and more particularly, to a light guiding unit having an improved structure to illuminate collimated light, and a backlight unit and a display device employing the same. .
평판 디스플레이의 일종인 액정표시장치(liquid crystal display;LCD)는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입하여 제작되며, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 기판 양쪽에 배치된 편광판 사이에서 빛의 편광 방향이 변화하여, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.Liquid crystal display (LCD), a kind of flat panel display, is made by placing two substrates on which field generating electrodes are formed so that the surfaces on which two electrodes are formed face each other and injecting a liquid crystal material between the two substrates. By moving the liquid crystal molecules by the electric field generated by applying a voltage to the two electrodes, the polarization direction of the light is changed between the polarizing plates disposed on both sides of the substrate, thereby representing the image by the light transmittance that is changed accordingly .
이러한 액정표시장치는 스스로 빛을 내지 못하고 단지 빛의 투과율을 조절하는 것으로 별도의 광원이 필요하다. 따라서, 액정 패널 뒷면에 백라이트 유닛을 배치하고 그 백라이트 유닛으로부터 나오는 빛을 액정 패널에 입사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다.Such a liquid crystal display does not emit light by itself and merely controls a light transmittance, and thus requires a separate light source. Therefore, an image is displayed by arranging a backlight unit behind the liquid crystal panel and injecting light from the backlight unit into the liquid crystal panel to adjust the amount of light according to the arrangement of the liquid crystals.
이러한 백라이트 유닛은 광원을 액정 패널의 밑면에 두어 기판 전면을 직접 조광하는 직하방식(direct light type)과 기판의 일 측면 또는 양 측면에 광원을 두어 도광판 및 반사판 등에 의해 빛을 반사하여 확산하는 가장자리 방식(edge light type)이 있다. 직하방식은 광원을 넓은 면적에 자유롭고 효과적으로 배치할 수 있기 때문에 LCD TV와 같은 대형 디스플레이에, 가장자리 방식은 광원이 도광판의 측면이라는 제한된 위치에 배치되고 부피를 감소시킬 수 있으므로 모니터나 휴대폰, 노트북에 채용되는 중소형 디스플레이에 주로 사용된다. The backlight unit includes a direct light type for direct dimming the front surface of the substrate by placing a light source on the bottom of the liquid crystal panel, and an edge method for reflecting and diffusing light by a light guide plate and a reflecting plate by placing the light source on one or both sides of the substrate. (edge light type). The direct method can be used to freely and effectively place a light source in a large area. For large displays such as LCD TVs, the edge method can be used in monitors, mobile phones, and laptops because the light source can be placed in a limited position on the side of the light guide plate and reduce its volume. Mainly used for small to medium sized displays.
액정 패널은 통과하는 직선편광의 편광방향을 변화시킴으로써 광을 통과하거나 차단하는 셔터(shutter) 기능을 수행하고 있다. 따라서 광이 입사하는 방향에 따라 편광방향의 변화 정도가 상이하다면, 투과되는 광의 광량이 일정하지 못하여 보는 방향에 따라 콘트라스트 비(contrast ratio)가 달라질 수 있다. 그런데, 종래의 액정표시장치의 경우, 백라이트 유닛으로부터 액정 패널에 공급되는 광은 통상적으로 확산광이므로, 액정 패널에 입사하는 광의 편광방향의 변화 정도가 상이하여 보는 방향에 따라 콘트라스트 비가 달라지는 문제점이 있다. 위상차 필름 등으로 콘트라스트 비의 감소를 억제한 경우에도, 시야각이 170도인 액정표시장치에서, 정면에서 본 콘트라스트 비는 수천대 일 정도이나, 좌/우로 85도 방향에서 본 콘트라스트 비가 10:1 정도가 된다. 결국, 액정 패널에 확산광을 공급하도록 된 액정표시장치의 경우, 큰 각도에서는 표시장치로서의 품질이 크게 저하된다. The liquid crystal panel performs a shutter function of passing or blocking light by changing the polarization direction of linearly polarized light passing through. Therefore, if the degree of change in the polarization direction is different depending on the direction in which light is incident, the contrast ratio may vary depending on the direction in which the amount of light transmitted is not constant. However, in the conventional liquid crystal display device, since the light supplied from the backlight unit to the liquid crystal panel is usually diffused light, there is a problem in that the contrast ratio varies depending on the direction in which the polarization direction of the light incident on the liquid crystal panel is different. . Even when the contrast ratio is suppressed by a retardation film or the like, in a liquid crystal display device having a viewing angle of 170 degrees, the contrast ratio seen from the front is about several thousand units, but the contrast ratio seen from the left / right 85 degrees direction is about 10: 1. . As a result, in the case of the liquid crystal display device which supplies diffused light to the liquid crystal panel, the quality of the display device is greatly deteriorated at a large angle.
또한, 시야각을 확보하기 위해서 시야각 보상필름을 사용하거나 IPS(In Plane Switching) 모드(Mode), VA(Vertical Alignment) 모드, OCB(Optical Compensated Bend) 모드 등 다양한 방법으로 각도에 따라 상이한 편광변화를 보상 하는 액정 모드가 사용되기도 한다. 그런데, 이는 개구율 감소 및 제작공정의 증가로 비용을 상승시키는 원인이 된다.In addition, in order to secure a viewing angle, a polarization change is compensated for each angle by various methods such as using a viewing angle compensation film, IPS (In Plane Switching) mode, VA (Vertical Alignment) mode, and OCB (Optical Compensated Bend) mode. A liquid crystal mode may be used. However, this causes a cost increase due to the reduction of the aperture ratio and the increase in the manufacturing process.
본 발명은, 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 광원으로부터의 광이 콜리메이팅되어 수직 출사광량이 증가되도록 가이드하는 도광 유닛, 이를 채용한 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a light guide unit, a backlight unit, and a display device employing the same so that light from a light source is collimated to increase the amount of vertical output light.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 도광 유닛은, 광원이 수용될 수 있도록 저면이 오목하게 함몰되어 형성된 적어도 하나의 오목부를 가지는 투명 재질의 도광 몸체를 포함하며, 상기 도광 몸체는, 상기 오목부의 상면으로서, 상방으로 입사된 광이 측방향으로 비스듬히 굴절되도록 패턴이 형성된 제1 입사면과; 상기 오목부의 측면으로서, 측방향의 광이 입사되는 제2 입사면과; 상기 도광 몸체의 상면으로서, 투과되는 광이 측방향으로 비스듬히 굴절되도록 패턴이 형성된 굴절면과; 상기 오목부에서 연장되는 상기 도광 몸체의 저면에 형성된 반사면;을 가지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the light guide unit according to the present invention includes a light guide body of a transparent material having at least one concave portion formed by concave bottom surface to accommodate the light source, the light guide body, An upper surface of the concave portion, the first incident surface having a pattern formed such that light incident upwardly is refracted obliquely in a lateral direction; A second incidence surface to which side light is incident, as a side surface of the concave portion; An upper surface of the light guide body, the refractive surface having a pattern formed such that transmitted light is refracted obliquely in a lateral direction; And a reflective surface formed on a bottom surface of the light guide body extending from the concave portion.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 광을 조사하는 광원과; 상기 광원에서 조사되는 광을 콜리메이팅하여 면조명하는 것으로, 광원이 수용될 수 있도록 저면이 오목하게 함몰되어 형성된 적어도 하나의 오목부를 가지는 투명 재질의 도광 몸체와; 상기 굴절면 쪽에 마련되어 광을 콜리메이팅시키는 콜리메이팅 부재;를 구비하는 적어도 하나의 도광 유닛;을 포함하며, 상기 도광 유닛의 도광 몸체는, 상기 오목부의 상면으로서, 상방으로 입사된 광이 측방향으로 비스듬히 굴절되도록 패턴이 형성된 제1 입사면과; 상기 오목부의 측면으로서, 측방향의 광이 입사되는 제2 입사면과; 상기 도광 몸체의 상면으로서, 투과되는 광이 측방향으로 비스듬히 굴절되도록 패턴이 형성된 굴절면과; 상기 오목부에서 연장되는 상기 도광 몸체의 저면에 형성된 반사면;을 가지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the backlight unit according to the present invention includes a light source for irradiating light; A light guide body of at least one concave portion formed by collimating light irradiated from the light source and having at least one concave portion formed by recessing a bottom of the light source to accommodate the light source; And at least one light guiding unit provided on the refracting surface to collimate light, wherein the light guiding body of the light guiding unit is an upper surface of the concave portion, and the light incident upwardly is obliquely in a lateral direction. A first incident surface on which a pattern is formed to be refracted; A second incidence surface to which side light is incident, as a side surface of the concave portion; An upper surface of the light guide body, the refractive surface having a pattern formed such that transmitted light is refracted obliquely in a lateral direction; And a reflective surface formed on a bottom surface of the light guide body extending from the concave portion.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 화상을 형성하는 디스플레이 패널과; 상기 디스플레이 패널의 배면에 마련되어 콜리메이팅된 광을 상기 디스플레이 패널에 조명하는 것으로, 상술된 백라이트 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the display device according to the present invention comprises a display panel for forming an image; And illuminating the collimated light provided on the rear surface of the display panel to the display panel, and including the backlight unit described above.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도광 유닛, 이를 채용한 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a light guide unit, a backlight unit employing the same, and a display device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도광 유닛 및 이를 채용한 백라이트 유닛의 개략적인 구성을 나타내는 분리 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 측면도이다.1 is an exploded perspective view illustrating a schematic configuration of a light guide unit and a backlight unit employing the light guide unit according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the backlight unit illustrated in FIG. 1.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 실시예의 백라이트 유닛은 광을 조사하는 복수의 선광원(1)과, 선광원(1)에서 조사되는 광을 콜리메이팅하여 면조명하는 도광 유닛(10)을 포함한다. 도면에서 x 방향은 선광원(1)의 길이 방향이고, z 방향은 도광 유닛(10)의 광출사면의 법선 방향이다.1 and 2, the backlight unit of the present embodiment includes a plurality of
본 실시예의 선광원(1)은, 예를 들어 냉음극 형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp, 이하 CCFL 이라 한다)가 될 수 있다. The
상기 도광 유닛(10)은 선광원(1)이 수용되는 도광 몸체(11)와, 도광 몸체(11)에서 출사되는 광을 콜리메이팅시키는 콜리메이팅 부재를 구비한다. 도광 몸체(11)는 입사광을 투과시킬 수 있는 투명재질로 형성되며, 예컨대 광 투과율과 내후성이 좋은 플라스틱 재료인 PMMA(Poly methyl meth acrylate)가 사용될 수 있다.The light guiding
상기 도광 몸체(11)는 선광원(1)이 수용될 수 있도록 저면이 오목하게 함몰되어 형성되는 오목부(12)를 가지고 있다. 오목부(12)는 CCFL과 같은 선광원(1)이 설치될 수 있도록 긴 홈으로 형성된다. 본 실시예의 선광원(1)은 복수개가 설치될 수 있으므로, 오목부(12)는 설치되는 선광원(1)의 개수에 대응되어 복수개가 마련될 수 있다. 이와 같이 선광원(1)이 오목부(12)에 설치됨으로써, 광의 손실이 최소화될 수 있다.The
오목부(12)의 상면은 도광 몸체(11)의 제1 입사면(11a)을 이루고, 오목부(12)의 측면은 도광 몸체(11)의 제2 입사면(11b)을 이룬다. 제1 입사면(11a)은 선광원(1)에서 출사되는 광 중 상방향의 광이 입사되며, 제2 입사면(11b)은 선광원(1)에서 출사되는 광 중 측방향의 광이 입사된다. 이때, 상방향은 굴절면(11d)에 수직한 법선 방향(z 방향)을 가르키며, 측방향은 법선 방향에 대해 ±y 방향으로 크게 기울어진 방향을 가르킨다. 제1 입사면(11a)은 입사된 광이 측방향으로 비스듬히 굴절되도록 패턴이 형성되어 있다. 제1 입사면(11a)에 형성되는 패턴은 예를 들어 홈(12)의 길이 방향(x 방향)으로 긴 다수의 프리즘이 배열된 형태일 수 있다.An upper surface of the
또한, 오목부(12)에서 연장되는 도광 몸체(11)의 저면은 반사면(11c)을 이룬 다. 반사면(11c)은, 입사된 광을 굴절면(11d) 쪽으로 반사시키기 위해, 굴절면(11d)에 대해 경사져 있다. 즉, 도광 몸체(11)의 오목부(12) 외곽은 반사면(11c)과 굴절면(11d) 사이의 거리가 오목부(12)로부터 멀어질수록 거리가 줄어드는 웨지형(wedge type)으로 형성된다. 반사면(11c)은 효과적으로 반사가 이루어지도록 반사코팅되는 것이 바람직하다. 반사면(11c)은, 광이 측방향으로 효과적으로 반시되도록 그 단면의 형상이 톱니 형상이거나 그 밖의 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.In addition, the bottom surface of the
도광 몸체(11)의 상면은 광이 굴절 투과되는 굴절면(11d)을 이룬다. 굴절면(11d)에는 출사 패턴이 형성될 수 있다. 출사 패턴은 굴절면(11d)을 투과하는 광이 측방향으로 비스듬히 굴절 투과되도록 하는 것이다. 나아가, 출사 패턴은 도광 몸체(11)에서 도광되는 측방향으로 도광되는 광이 굴절면(11d)에서 반사되어 다시 도광 몸체(11) 내부로 들어가지 않고, 도광 몸체(11) 외부로 빠져나가도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 굴절면(11d)에 형성되는 출사 패턴은 가령, 굴절면(11d)에 프리즘 형상의 홈이 파인 프리즘 패턴이나, 다수의 오목한 돌기들이 돌출된 산란 패턴이나, 다수의 블레이즈형 홈이 형성된 블레이즈 패턴(blazed pattern) 등의 그레이팅 내지 홀로그램 형태로 형성될 수 있다.The upper surface of the
상기 도광 몸체(11)의 저면 쪽에는 선광원(1)에서 출사된 광 중 하방으로 향하는 광을 제1 및 제2 입사면(11a,11b)으로 반사시키는 반사 부재(8)가 마련되어 있다. 선광원(1)은 오목부(12) 내부에 설치되므로, 반사 부재(8)는 선광원(1)을 사이에 두고 오목부(12)를 덮도록 배치된다. On the bottom side of the
도 3은 도 2에서 점선으로 표시된 A 영역을 확대한 도면으로, 본 실시예의 도광 몸체(11)에서의 광 진행경로를 나타낸다. 도 3을 참조하면, CCFL과 같은 선광원(1)은 원통 대칭형으로 광을 출사한다. 출사되는 광 중 상방향의 광(L1)은 제1 입사면(11a)으로 입사된다. 제1 입사면(11a)은 도시된 바와 같이 프리즘이 하방으로 돌출된 패턴을 가진다. 따라서, 제1 입사면(11a)으로 입사되는 상방향의 광(L1)은 측방향으로 경사지게 굴절되어 입사되게 된다. 한편, 제2 입사면(11b)으로 입사되는 측방향의 광(L2,L3)은 입사된 뒤, 일부의 광(L2)은 그대로 굴절면(11d)으로 향하고, 나머지 광(L3)은 반사면(11c)에서 반사된 뒤 굴절면(11d)으로 향한다. 굴절면(11d)을 향한 광들의 대부분은 투과되어 측방향으로 향하게 된다. 굴절면(11d)을 향한 광들 중 일부는 도광 몸체(11)와 외부(즉, 공기)와의 굴절률 차이에 의해 전반사되어 다시 내부로 향하게 되는데, 반사면(11c)에서 다시 반사되어 굴절면(11d)을 통해 투과된다. 선광원(1)에서 출사되는 광 중 하방향의 광(L4)은 반사 부재(8)에서 반사되어 제1 입사면(11a) 또는 제2 입사면(11b)로 입사된 뒤, 굴절면(11d)을 통해 투과된다. FIG. 3 is an enlarged view of a region A indicated by a dotted line in FIG. 2 and shows a light traveling path in the
상술하는 바와 같이 선광원(1)에서 출사된 광이나 반사 부재(8)에서 반사된 광 중 상방향의 광은, 제1 입사면(11a)을 통해 측방향으로 크게 굴절되므로, 도광 유닛(11)에서 출사될 때, 측방향을 향하게 된다. 이때, 상방향을 향하는 광이 측방향으로 분산됨으로써, 광 세기가 선광원(1) 근처에 집중되지 않고, 넓게 퍼지는 효과가 있다. 선광원(1)에서 출사되는 광 중 제2 입사면(11b)을 통해 입사되는 측방향의 광은, 대체적으로 출사각이 크게 바뀌지 않으므로, 도광 유닛(11)에서 출사될 때, 측방향을 향하게 된다. As described above, the light in the upward direction among the light emitted from the line
다시 도 1과 도 2를 참조하면, 측방향으로 도광 몸체(11)에서 출사된 광은 콜리메이팅 부재를 통해 상방향으로 콜리메이팅된다.Referring back to FIGS. 1 and 2, the light emitted from the
콜리메이팅 부재는 역프리즘 시트(13)와 정프리즘 시트(15)를 포함한다. The collimating member comprises an
역프리즘 시트(13)는 도광 유닛(11)의 굴절면 쪽에 배치되며, 그 광입사면(13a)에 다수의 선형 역프리즘이 형성된다. 즉, 역프리즘 시트(13)는, 다수의 선형 역프리즘이 형성된 광입사면(13a)이 도광 몸체(11)의 굴절면(11d)에 대면되도록 배치된다. 이때, 역프리즘 시트(13)는, 선형 역프리즘의 길이 방향이 홈(12)의 길이 방향(즉, x 방향)과 같도록 배치된다. The
±y 방향으로 비스듬히 역프리즘 시트(13)에 입사되는 광은, 역프리즘 시트(13)의 광입사면(13a)에 형성된 선형 역프리즘에 의하여, z 방향으로 콜리메이팅된다. 즉, x 방향으로 긴 선형의 선광원(1)에서 출사된 광은, 그 진행방향이 도광 유닛(11)을 통과하면서 ±y 방향으로 크게 기울어지며, 역프리즘 시트(13)를 통해 z 방향으로 콜리메이팅된다. Light incident on the
한편, 도광 유닛(11)을 통과한 광 중 ±x 방향으로 기울어진 광은, 정프리즘 시트(15)를 통해 콜리메이팅한다. On the other hand, the light inclined in the ± x direction among the light passing through the
정프리즘 시트(15)는 역프리즘 시트(13)의 광출사면(13b)쪽에 배치된다. 정프리즘 시트(15)는, 광출사면(15b)에 다수의 선형 정프리즘이 형성된다. 즉, 정프리즘 시트(15)는, 다수의 선형 정프리즘이 형성된 면이 역프리즘 시트(13)에 대면되는 광입사면(15a)면의 이면이 되도록 배치된다. 이때, 정프리즘 시트(15)는, 선형 정프리즘의 길이 방향이 역프리즘 시트(13)의 선형 역프리즘에 직각 방향(즉, y 방향)이 되도록 배치된다. ±x 방향으로 비스듬히 정프리즘 시트(15)에 입사되는 광은, 정프리즘 시트(15)의 광출사면(15b)에 형성된 선형 정프리즘에 의하여, z 방향으로 콜리메이팅된다.The
출사광의 방향은 방위각으로 나타낼 수 있는데, 여기서, 방위각은 출사광과 도광 유닛(10)의 광출사면의 법선(즉, z 축)과 이루는 각을 의미한다. 본 실시예의 콜리메이팅 부재는 도광 몸체(11)를 통해 출사된 광(Li)광의 방위각 분포를 시프트(shift)시킴으로써, 도광 유닛(10)을 투과한 광(Lc)이 소정 범위 내의 방위각에 있도록 한다. 즉, 본 실시예는, 역프리즘 시트(13)를 통해 ±y 방향으로 기울어진 광들을 z 방향으로 콜리메이팅시키고, 정프리즘 시트(15)를 통해 ±x 방향으로 기울어진 광들을 z 방향으로 콜리메이팅시킴으로써 수직방향의 출사광량을 증가시킨다. 예를 들어, 도광 유닛(10)을 투과한 광(Lc)이, 반치각이 광출사면의 법선 방향에 대해 10도 이내가 되도록 콜리메이팅할 수 있다. 이때, 반치각이란, 광세기가 반으로 주는 광의 방위각을 의미한다. 방위각이 큰 광은 후술하는 바와 같이 액정 패널과 같은 디스플레이 패널에 입사될 때, 콘트라스트 비를 시야 방향에 따라 심하게 변화시키며, 인접한 화소에 영향을 미쳐 크로스 토크(cross talk)를 발생시켜 개구율을 크게 하는데 한계를 준다. 따라서, 본 발명은, 도광 유닛(10)을 투과한 광(Lc)의 방위각이 소정 범위 내에 있도록 함으로써, 디스플레이 패널의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.The direction of the exit light may be represented by an azimuth angle, where the azimuth angle refers to an angle formed between the exit light and the normal line (ie, the z axis) of the light exit surface of the
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 도광 유닛 및 이를 채용한 백라이트 유닛의 개략적인 구성을 나타내는 측면도이다.4 is a side view illustrating a schematic configuration of a light guide unit and a backlight unit employing the light guide unit according to the second exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 백라이트 유닛은 복수의 선광원(1)과, 선광원(1)에서 조사되는 광을 콜리메이팅하여 면조명하는 도광 유닛(20)과, 반사 부재(8)를 포함한다. 도광 유닛(20)은 선광원(1)이 수용되는 도광 몸체(21)와, 역프리즘 시트(23)와, 정프리즘 시트(24)를 구비한다. Referring to FIG. 4, the backlight unit of the present embodiment includes a plurality of linear
본 실시예의 도광 유닛(20)은, 도광 몸체(21)와 역프리즘 시트(23)가 일체로 형성된다. 즉, 도광 몸체(21)의 굴절면(21a)은 역프리즘 시트(23)의 패턴에 대해 상보적 형상으로 이루어져, 도광 몸체(21)와 역프리즘 시트(23)는 서로 맞물려 밀착되어 있다. 이와 같이 도광 몸체(21)에 역프리즘 시트(23)가 밀착 결합된 구조는, 예를 들어, 도광 몸체(21)의 굴절면(21a)에 선형 정프리즘 패턴을 먼저 형성한 후 다이렉트 몰딩(direct molding) 공정으로 역프리즘 시트(23)를 형성하므로써 이루어질 수 있다. 이때, 도광 몸체(21)서 역프리즘 시트(23)로 광이 투과될 때, 광이 전반사되는 것을 방지하기 위해, 역프리즘 시트(23)의 굴절률은 도광 몸체(23)의 굴절률보다 높은 것이 바람직하다. In the
본 실시예와 같이 도광 몸체(21)와 역프리즘 시트(23)가 일체로 형성함으로써, 도광 몸체(21)의 굴절면(21a)에서 투과되는 광이 전반사되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 조립되는 부품의 개수를 줄여 백라이트 유닛의 조립 공정을 보다 간단하게 할 수 있다.By integrally forming the
본 실시예의 도광 유닛(20)은, 도광 몸체(21)가 역프리즘 시트(23)와 결합되어 있다는 점을 제외하고는 도 1 내지 도 3을 참조한 제1 실시예의 도광 유닛과 실질적으로 동일하므로, 나머지 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.The
도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 도광 유닛 및 이를 채용한 백라이트 유닛의 개략적인 구성을 나타내는 분리 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 백라이트 유닛의 측면도이다.5 is an exploded perspective view illustrating a schematic configuration of a light guide unit and a backlight unit employing the light guide unit according to the third exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a side view of the backlight unit shown in FIG. 5.
도 5와 도 6을 참조하면, 본 실시예의 백라이트 유닛은 광을 조사하는 점광원(2)과, 점광원(2)에서 조사되는 광을 콜리메이팅하여 면조명하는 도광 유닛(30)을 포함한다.5 and 6, the backlight unit of the present embodiment includes a point
본 실시예의 점광원(2)은, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode)와 같은 발광 소자가 될 수 있다. The point
상기 도광 유닛(30)은 점광원(2)이 수용되는 도광 몸체(31)와, 도광 몸체(31)에서 출사되는 광을 콜리메이팅시키는 환형 역프리즘 시트(33)를 구비한다. The
도광 몸체(31)와 환형 역프리즘 시트(33)는 점광원(2)의 중심축(C)에 대해 원대칭형으로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 직사각형의 백라이트 유닛에 사용되기 위하여, 도광 몸체(31) 및 환형 역프리즘 시트(33)의 외곽이 직사각형으로 재단될 수 있다.The
도광 몸체(31)는, 예컨대 광 투과율과 내후성이 좋은 플라스틱 재료인 PMMA(Poly methyl meth acrylate)가 사용될 수 있다. For example, polymethyl methacrylate (PMMA), which is a plastic material having good light transmittance and weather resistance, may be used for the
상기 도광 몸체(31)는 점광원(2)이 수용될 수 있도록 저면이 오목하게 함몰되어 형성되는 오목부(32)를 가지고 있다. 오목부(32)는 LED와 같은 점광원(2)이 설치될 수 있도록 원통형 내지 다각기둥형의 홈으로 형성된다. 이왁 kx이 점광원(2)이 오목부(32) 내에 설치됨으로써, 측방향으로 출사되는 광까지 효과적으로 가이드하여 광 이용효율을 증대시키게 된다.The
오목부(32)의 상면은 도광 몸체(31)의 제1 입사면(31a)을 이루고, 오목부(32)의 측면은 도광 몸체(31)의 제2 입사면(31b)을 이룬다. 제1 입사면(31)은 점광원(2)에서 출사되는 광 중 상방향의 광이 입사되며, 제2 입사면(31b)은 점광원(2)에서 출사되는 광 중 측방향의 광이 입사된다. 제1 입사면(31a)은 입사된 광이 측방향으로 비스듬히 굴절되도록 패턴이 형성되어 있다. 제1 입사면(31a)에 형성되는 패턴은, 예를 들어 다수의 환형 프리즘이 하방으로 돌출되어 동심형으로 배열된 형상일 수 있다. 또한, 오목부(32)에서 연장되는 도광 몸체(31)의 저면은 반사면(31c)을 이룬다. 반사면(31c)은, 입사된 광을 굴절면(31d) 쪽으로 반사시키기 위해, 굴절면(31d)에 대해 경사져 있다. 즉, 도광 몸체(31)의 오목부(32) 외곽은 반사면(31c)과 굴절면(31d) 사이의 거리가 오목부(32)로부터 멀어질수록 거리가 줄어드는 웨지형(wedge type)으로 형성된다. 반사면(31c)은 효과적으로 반사가 이루어지도록 반사코팅되는 것이 바람직하다. 도광 몸체(31)의 상면은 광이 굴절 투과되는 굴절면(31d)을 이룬다. 굴절면(31d)에는, 투과되는 광이 측방향으로 비스듬히 굴절 투과되도록 하는 패턴이 형성될 수 있다. 굴절면(31d)에 형성되는 패턴은 예를 들어, 다수의 웨지형의 환형 프리즘이 동심원으로 배열된 패턴이거나 홀로그램 패턴일 수 있다. The upper surface of the
도광 몸체(31)의 저면 쪽에는 점광원(2)에서 출사된 광 중 하방으로 향하는 광을 제1 및 제2 입사면(31a,31b)으로 반사시키는 반사 부재(9)가 마련되어 있다. 점광원(2)은 오목부(32) 내부에 설치되므로, 반사 부재(9)는 점광원(2)을 사이에 두고 오목부(32)를 덮도록 배치된다.On the bottom side of the
광원(2)에서 출사된 광 중 제1 입사면(31a)으로 입사된 광(L1′)은, 제1 입사면(31a)에 형성되는 패턴에 의해 중심축(C)에 대해 크게 굴절되며, 도광 유닛(11)에서 출사될 때, 측방향을 향하게 된다. 한편, 점광원(2)에서 출사된 광 중 제2 입사면(31b)으로 입사된 광(L2′)은, 대체적으로 출사각이 크게 바뀌지 않으므로, 도광 유닛(31)에서 출사될 때, 측방향을 향하게 된다. 여기서, 측방향이란, 점광원(2)과 도광 몸체(31)가 중심축(C)에 대해 원대칭을 이루므로, 상술된 제1 실시예와 달리, 중심축(C) 방향에 대해 크게 기울어진 방사 방향이다. Of the light emitted from the
도광 몸체(31)를 통해 투과된 광(Li′)은 콜리메이팅 부재를 통해 상방향으로 콜리메이팅된다. 콜리메이팅 부재는 환형 역프리즘 시트(33)를 포함한다. Light Li ′ transmitted through the
환형 역프리즘 시트(33)는, 그 광입사면(33a)에 다수의 환형 역프리즘이 동심을 이루며 형성된다. 즉, 환형 역프리즘 시트(33)는, 다수의 환형 역프리즘이 형성된 광입사면(33a)이 도광 몸체(31)의 굴절면(31d)에 대면되도록 배치된다.The annular
환형 역프리즘 시트(33)는, 그의 광입사면(33a)에 형성된 환형 역프리즘에 의하여, 측방향으로 비스듬히 입사되는 광을 z 방향으로 콜리메이팅시킨다. 도광 몸체(31)를 통해 투과된 광(Li′)은 방사 방향으로 기울어져 환형 역프리즘 시트(33)에 입사되므로, 상술된 제1 실시예와 달리 별도의 정프리즘 시트가 필요하지 않다. The annular
이와 같이, 점광원(2)에서 출사된 광은, 환형의 도광 몸체(31) 및 환형 역프리즘 시트(33)를 통과하면서, 소정 방위각 내의 광(Lc′)으로 콜리메이팅될 수 있 다. As such, the light emitted from the point
도 7은 본 실시예의 변형예로서, 도 5에 도시된 도광 유닛이 복수개 배열된 경우를 보여준다. 도 7을 참조하면, 복수 개의 도광 유닛(30)은, 그 광출사면들이 동일 평면(50)상에 놓이도록 배열된다. 이때, 도광 유닛(30)은, 조명되지 않는 빔틈이 없도록, 도광 몸체 및 환형 역프리즘 시트의 외곽이 직사각형으로 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 본 실시예에 있어서, 도광 몸체는 낱개로도 형성될 수 있으나, 복수개가 일체로 몰드되어 형성될 수 있다. 또한, 환형 역프리즘 시트도 각 도광 몸체에 대응되어 별개로 마련될 수 있으나, 복수의 환형 역프리즘 시트가 일체로 형성될 수도 있다. 도광 유닛(30)의 광출사면이 놓이는 평면(50)은 후술하는 바와 같은 액정 패널의 배면일 수 있다. FIG. 7 illustrates a case in which a plurality of light guide units shown in FIG. 5 are arranged as a modification of the present embodiment. Referring to FIG. 7, the plurality of
본 변형례에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 백라이트 유닛은 대면적의 면광원으로 쉽게 확장가능하여, 후술하는 바와 같이 디스플레이 장치의 백라이트 유닛으로 채용될 경우, 대면적의 디스플레이 장치를 용이하게 구현할 수 있다.As can be seen from this modification, the backlight unit of the present invention can be easily extended to a large area light source, and when used as a backlight unit of a display device, as described below, a large-area display device can be easily implemented. .
도 8은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 도광 유닛 및 이를 채용한 백라이트 유닛의 개략적인 구성을 나타내는 측면도이다.8 is a side view illustrating a schematic configuration of a light guide unit and a backlight unit employing the light guide unit according to the fourth embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 백라이트 유닛은 복수의 점광원(2)과, 점광원(2)에서 조사되는 광을 콜리메이팅하여 면조명하는 도광 유닛(40)과, 반사 부재(9)를 포함한다. 도광 유닛(40)은 점광원(2)이 수용되는 도광 몸체(41)와, 환형 역프리즘 시트(43)를 구비한다. Referring to FIG. 8, the backlight unit according to the present embodiment includes a plurality of point
본 실시예의 도광 유닛(40)은, 도광 몸체(41)와 환형 역프리즘 시트(43)가 일체로 형성된다. 즉, 도광 몸체(41)의 굴절면(41a)은 환형 역프리즘 시트(43)의 패턴에 대해 상보적 형상으로 이루어져, 도광 몸체(41)와 환형 역프리즘 시트(43)는 서로 맞물려 밀착되어 있다. 이때, 도광 몸체(41)서 환형 역프리즘 시트(43)로 광이 투과될 때, 광이 전반사되는 것을 방지하기 위해, 환형 역프리즘 시트(43)의 굴절률은 도광 몸체(43)의 굴절률보다 높은 것이 바람직하다. In the light guide unit 40 of the present embodiment, the
본 실시예와 같이 도광 몸체(41)와 환형 역프리즘 시트(43)가 일체로 형성함으로써, 도광 몸체(41)의 굴절면(41a)에서 투과되는 광이 전반사되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 조립되는 부품의 개수를 줄여 백라이트 유닛의 조립 공정을 보다 간단하게 할 수 있다.By integrally forming the
본 실시예의 도광 유닛(40)은, 도광 몸체(41)가 환형 역프리즘 시트(43)와 결합되어 있다는 점을 제외하고는 도 5 및 도 6을 참조한 제3 실시예의 도광 유닛과 실질적으로 동일하므로, 나머지 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.The light guiding unit 40 of this embodiment is substantially the same as the light guiding unit of the third embodiment with reference to FIGS. 5 and 6 except that the
다음으로, 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치에 대해 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 측면도이다.Next, a display apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. 9 is a side view of a display device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예의 디스플레이 장치는 화상을 형성하는 액정 패널(80)과, 액정 패널(80)의 배면에 마련되어 콜리메이팅된 광을 액정 패널(80)에 조명하는 백라이트 유닛을 포함한다. 여기서, 백라이트 유닛은 본 발명의 주된 기술적 특징을 가지고 있는 구성요소로서, 광원(1)과, 도광 유닛(10)과 반사 부재(8)를 구비한다. 이러한 백라이트 유닛으로는 도 1 내지 3을 참조하여 설명한 것이 일례로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고, 상술된 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 실시예의 도광 유 닛을 포함한 다양한 변형례가 가능하다. 따라서, 백라이트 유닛에 대한 자세한 설명은 상술한 제1 내지 제4 실시예의 백라이트 유닛에 대한 설명으로 갈음한다.The display device of this embodiment includes a
상기 액정 패널(80)은, 조명이 요구되는 디스플레이 패널의 일례이다. 액정 패널(80)은 제1 및 제2투명 기판(82)(84), 제1 및 제2투명 기판(82)(84) 사이에 위치된 액정층(83), 백라이트 유닛(10)에서 조사된 광 중 특정 선편광의 광만이 액정층(83)으로 입사되도록 제1투명기판(82)의 배면에 마련된 편광자(polarizer)로서의 제1편광판(81), 제2투명기판(84)의 전면에 마련된 검광자(analyzer)로서의 제2편광판(85)을 포함하여 구성될 수 있다. The
액정 패널(80)은 액정의 정렬 상태에 따라 광이 투과율이 달라지는 것을 이용하여 화상을 표시하는데, 이때, 광이 액정층(83)에 입사하는 방향에 따라 편광 방향의 변화 정도가 상이하다. 본 발명의 백라이트 유닛은 콜리메이팅된 광을 액정 패널(80)에 공급함으로써, 액정층(83)에 입사되는 광의 방향 변화를 최소한으로 억제한다. 가령, 백라이트 유닛에서 콜리메이팅된 광의 방위각을 10도 이내로 함으로써, 액정 패널(80)의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다. 나아가, 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 유닛은 동일 평면상에 복수개 배열하여 대면적의 콜리메이팅 된 광을 이용하는 디스플레이 장치 구현이 용이하다.The
본 실시예의 디스플레이 장치는 액정 패널(80)의 전면에 마련되는 확산판(90)을 더 구비할 수 있다. 이러한 확산판(80)으로는, 예를 들어, 본 출원인에 의해 출원된 대한민국특허출원 2006-80718호(출원일 2006년 8월 24일)에 기재된 광각 확산기를 적용할 수 있다. 이와 같은 확산판(80)은 콜리메이팅되어 액정 패 널(80)을 통과한 광을 확산시킴으로써 충분한 시야각을 확보하여, 어느 방향에서나 동일한 화면을 구현할 수 있도록 한다.The display device of the present exemplary embodiment may further include a
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도광 유닛, 이를 채용한 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치는, 다음과 같은 효과를 가지고 있다.As described above, the light guide unit, the backlight unit and the display device employing the same according to the present invention have the following effects.
첫째, 광원을 도광 몸체의 오목부에 설치함으로써, 광의 손실을 최소화할 수 있다.First, by installing the light source in the concave portion of the light guide body, it is possible to minimize the loss of light.
둘째, 콜리메이팅된 면광원인 백라이트 유닛을 제공함으로써, 본 발명의 디스플레이 장치의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있다.Second, by providing a backlight unit that is a collimated surface light source, it is possible to improve the contrast ratio of the display device of the present invention.
셋째, 동일 평면상에 백라이트 유닛을 복수개 배치함으로써, 대면적의 면광원을 용이하게 제공할 수 있다.Third, by arranging a plurality of backlight units on the same plane, it is possible to easily provide a large surface area light source.
이러한 본 발명인 도광 유닛, 이를 채용한 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Such a light guiding unit, a back light unit and a display device employing the same have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but this is merely illustrative, and those skilled in the art will appreciate It will be appreciated that variations and other equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.
Claims (33)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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